JP3812949B2 - Hepatitis B vaccine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、B型肝炎ウィルス抗原に対して特異性を有するポリペプチドをコードする組換DNA分子に関するものである。
さらに詳しくは、本発明は、変異型のB型肝炎ウィルスに対するヒトの抗体の生産を刺激するワクチン組成物に関するものである。
様々な血清型のB型肝炎ビリオンのゲノムのクローニングは既知である(ミラー(Miller)ら)。B型肝炎ビリオンであり感染した患者から単離されたデーン粒子は約42nmの直径を有する。それぞれは、B型肝炎表面抗原(HBsAg)、キャプシド(HBcAg)、内因性のポリメラーゼ及びDNAゲノムから構成される。第三のポリペプチドである、「e」抗原(HBeAg)はB型肝炎ウィルスによって作られ、血清中で可溶化した状態で見付かっている。
B型肝炎ウィルス(HBV)による感染は、世界中の重大な問題となっているが、集団免疫に使用されるワクチンが現在広く利用されている。HBVに対する市販のワクチンは、天然のまたは組換体のいずれかの形態を有するB型肝炎ウィルス表面抗原(HBsAg)からなる。正規の(または野生型の)B型肝炎ウィルス表面抗原は、P24及びそのグリコシル化誘導体GP28として知られている2個のタンパク質からなる約22nmの粒子として感染した患者の血漿から回収でき、これらの2個のタンパク質は両方ともSタンパク質のコーディング配列またはHBVのS−遺伝子として既知のHBVゲノム上の226アミノ酸のコーディング配列によってコード化されるものである(チオライス(Tiollais)ら(1985年))。HBsAgをコード化する完全なアミノ酸配列およびヌクレオチド配列は、ヴァレンツエラ(Valenzuela)ら、ネーチャー(Nature)、280巻、頁815(1979年)に記載されている。ヌクレオチド及びアミノ酸の位置を特定するためにチオライス(Tiollais)らによって用いられた番号付けのシステムを本明細書において使用する。
ワクチンの生産を目的としたサッカロミセス セレヴィシアエ(S. cerevisiae)におけるHBsAgの発現を可能にする発現ベクター上に酵母のプロモーターの制御下でHBVのS−遺伝子のコーディング配列を挿入することが、ハーフォード(Harford)らによってデベロップ バイオル スタンダード(Develop. Biol. Standard)、54巻、頁125(1983年)において、ヴァレンツエラ(Valenzuela)らによってネーチャー(Nature)、298巻、頁347(1982年)においておよびビッター(Bitter)らによってジェー メド ヴィロル(J. Med. Virol.)、25巻、頁123(1988年)において記載されている。ピキア パストリス(Pichia pastoris)における発現が、グレッグ(Gregg)ら、バイオテクノロジー(Biotechnology)、5巻、頁479(1987年)によって報告されており(また、ヨーロッパ特許公報番号0226846号をも参照)。また、ハンセヌラ ポリモルファ(Hansenula polymorpha)における発現も報告されている(ヨーロッパ公報番号0299108号)。
ワクチンはまた、ヨーロッパ特許公報番号0278940号に記載されているように、HBsAgタンパク質からなるハイブリッド免疫原性粒子から調製された。このような免疫原性粒子は、例えば、本明細書中ではPre−Sコーディング配列と称する、HBVゲノム上でHBV−S遺伝子を迅速に進行させるコーディング配列によってコード化されたHBsAgpr前駆体タンパク質のすべてまたは一部を含むことができる。このPre−Sコーディング配列は、一般的に163アミノ酸(ay HBVのサブタイプの場合)をコードし、Pre−S1コーディング配列及びPre−S2コーディング配列からなる。後者は、55アミノ酸をコードし、Sタンパク質のコーディング配列を迅速に進行させる。(ヨーロッパ公報番号EP−A−0278940号)。
HBV−DNAの表面抗原(S抗原)オープンリーディングフレームは、3領域、Pre−S1、Pre−S2及びSに分けられる。このオープンリーディングフレームはlarge、middle及びmajorタンパク質と称するHBVの3個のエンベロープタンパク質をコード化する。majorタンパク質、HBsAgは、226アミノ酸から構成され、S遺伝子によってコード化される(チオライス(Tiollais)ら(1981年);チオライス(Tiollais)ら(1987年)およびラウ(Lau)ら)。すべての3個のエンベロープタンパク質は、HBsAgの抗原部位を含み、HBsAgに関する既知の免疫検定によって容易に検出される。これらの免疫検定はHBVの感染を診断し、広く血液ドナーをスクリーニングするために広範に使用される。HBsAgの反応性は「a」決定基として規定される124〜147番目のアミノ酸由来の親水性領域の構造上の立体配座に依存する(アシュトン−リカルド(Ashton-Rickardt)らおよびブラウン(Brown)ら)。これらはすべてのHBVのサブタイプに共通であり、これに対する抗体はいずれかのサブタイプによる再感染に対する保護を付与する。
HBV−DNA配列がHBVプローブと非常に過酷な条件下においてハイブリッド形成することが、血清HBsAgが陰性な患者の肝臓、血清及び血液の単核細胞中で示された(ブレコット(Brechot)ら(1985年)およびティアー(Thier)ら)。ドットブロットハイブリゼーション(dot blot hybridisation)またはポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いた様々な実験による近年の結果から、HBsAgが陰性な患者の血清中にHBVのDNA配列の存在が確認されている。PCR技術の発達によって、多くの患者で非常に低レベルのHBVの複製が検出でき、多くの単離体の配列が分析可能になり、これによりウィルスの単離体によっては遺伝学的な多様性が同定された(カーマン(Carman)ら(1990年);ブレコット(Brechot)ら(1991年);ブルム(Blum)ら)。HBVがかなり地方病性である台湾やサルデーニャ王国では、1.7%及び0.3%のHBsAgが陰性な健常な血液ドナーがドットブロットハイブリゼーションによって検出可能な血清中のHBVのDNAを保有していた(ライ(Lai)ら(1989年)およびサン(Sun)ら)。また、中国大陸では、抗HB陽性患者におけるPCRを用いた分子疫学的な調査から、HBsAgが検出不能なHBVのキャリアーが存在し、このような人々は中国の一般的な人口の3%を占めることが示された(ルオ(Luo)ら)。
HBVの抗原のサブタイプは、血清学的に規定され、HBVをコード化するゲノム領域中の1塩基の変更によって生じることが示された(オカモト(Okamoto)ら)。しかしながら、すべての現在知られている抗原のサブタイプはHBsAgの124〜147番目のアミノ酸から構成される「a」決定基を含む。「a」決定基に対する抗体は、すべてのサブタイプに対する保護を付与する。インビトロの突然変異誘発によって、147番目のシステインおよび142番目のプロリンが「a」決定基の全抗原性の発現に重要であることが示された(アシュトン−リカルド(Ashton-Rickardt)ら)。
さらに、ハワード トーマス(Howard Thomas)およびウィリアム カーマン(William Carman)は、WO 91/14703号で、HBVに感染した母親から生まれたワクチン注射された子供における変異型のHBsAg断片を報告した。配列決定から、587番目のヌクレオチド位置におけるグアノシンからアデノシンへの点突然変異によりHBsAgの「a」決定基において145番目の位置のグリシンからアルギニンへのアミノ酸の変化が生じることが明らかになった(カーマン(Carman)ら(1990年)をも参照)。同様のHBV突然変異体が、活性化されて(ワクチン)または受動的に(超免疫グロブリン)誘導された、体液の免疫圧力下(humoral immune pressure)で宿主中で複製されることが報告された(オカモト(Okamoto)ら(1992年)およびマクマホン(McMahon)ら)。しかしながら、HBsAgおよび抗−HBs(ワクチン誘導)の長期間の存在が上記患者の血清中によっては既知の免疫検定によって検出されることから、突然変異によって抗原性は完全には失われないことが示唆される(カーマン(Carman)ら(1990年)、オカモト(Okamoto)ら(1992年)およびマクマホン(McMahon)ら)。
臨床的なおよび疫学的な観点から、標準的なアッセイにおいてHBsAgの反応を起こさずに患者のHBVの分子の形態を調査することはより重要である。HBeAg及びHBV−DNA、さらには抗−HBs陽性である日本の患者からの配列決定の結果より、Pre−S2領域の9〜22番目のアミノ酸が欠失し、さらにPre−S2の3及び8番目、およびHBsの「a」決定基の第一のループの126、131及びの133番目の位置のアミノ酸が置換されていることが示された(モリヤマ(Moriyama)ら)。他の単離体からの推定されたアミノ酸配列分析から、major HBsタンパク質の3、53及び210番目の位置における置換が明らかになり、これらはすべて共通の「a」決定基の外側にあり、血清中のHBsAgの消失を説明することができない(リアング(Liang)ら)。
ここ10年の間、B型肝炎ウィルスの様々な推定上の変異型または突然変異体が記載されてきた。例えば、マクマホン(McMahon)らは、抗−HBsAgモノクローナル抗体で処置された肝臓の移植患者におけるHBsAgの推定(DNA配列分析によって推定)上のモノクローナル抗体結合ドメイン中にグリシンからアルギニンへの置換が記載されている(コールド スプリング ハーバー シンポジウム オン ザ モレキュラー バイオロジー オブ ヘパティティス ビー ウィルセス(Cold Spring Harbor Symposium on the Molecular Biology of Hepatitis B Viruses)、1989年9月)。
カーマン(Carman)らによる調査、および特許出願WO 94/26904号の対象において、2個の特定のアミノ酸、アスパラギン及びトレオニンがHBsAg配列の122番目の位置に挿入された修飾された「a」決定基を有する突然変異B型肝炎ウィルスが記載されている。さらに、145番目の位置で野生型のアルギニンからグリシンに置換された突然変異もまた、アミノ酸配列のリストにおいて詳細に記載されている。
他の報告によると、循環性のB型肝炎表面抗原(circulating hepatitis B surface antigen)を有する子供や成人が見付かったことから、2つの認可されたB型肝炎ワクチンのうちの一方による免疫処置後に特殊な抗体(抗−HBs)が存在するにもかかわらず、ウィルスが複製していることが示される(ザネッティ(Zanetti)ら)。モノクローナル抗体を用いたHBsAgの分析から、循環性の抗原が「a」決定基を持たないまたは上記決定基はマスクされていることが示された。B型肝炎ウィルスの変異型の出現が、恐らく感染が地方病である地域での免疫処置に関連した疫学的な圧力により、検出されたと結論付けられた。しかしながら、この変異型の特徴はさらに明らかにされなかった。
ザネッティ(Zanetti)らの研究から、少なくとも罹患しやすい免疫原性の性質を有する宿主では、「エスケープミュータント」、即ち、免疫性を中和しないように突然変異された複製する感染性ウィルスを生じることは現在利用されているB型肝炎ワクチンの大きな欠点であることは明らかである。このような変異型ウィルスは、明らかに、病気を引き起こす能力を有しており、遺伝すると考えられる。したがって、この変異型ウィルスは、正常なHBsAgを基礎としたワクチンによって生産される抗体によって有効に中和されないので、重大な免疫処置の問題を生じる。他の突然変異もHBVで報告されているが、これらの変化した抗原性に関する重要性は不明である(モリヤマ(Moriyama)らおよびライ(Lai)ら(1990年))。
HBV感染が非常に地方病となっている地域である、中国では、PCRを用いた近年の研究により、特発性肝硬変、活動性慢性肝炎(CAH)または持続性慢性肝炎(CPH)のいずれかに罹っているHBsAg陰性患者の30〜40%は血清または肝臓組織中に複製するHBV−DNAを有することが示唆される(ツァング(Zhang)ら)。これらの研究は、HBVの変異型は、中国人集団中に存在し、血清中ではHBsAgが検出不能であるという特性を有することを示すものである。驚くべきことに、このような推定上の突然変異体は分子レベルでは特徴が明らかにされていなかった。
中国人の患者(即ち、HBsAgが検出可能でない患者)からの単離体は、「a」決定基の直前の、122及び124番目のコドンの間にアミノ酸がさらに挿入された挿入突然変異体(insertion mutant)である。このような配列の変更は既知のHBVサブタイプでは従来報告されておらず、同じ地域出身の30人のHBsAgが陽性の中国人の患者では見当たらなかった。興味深いことに、挿入が起こった領域はHBsAgの重要なエピトープ領域である。挿入された配列は、サブタイプの決定基(d)を決定する122番目のコドンのすぐ下流でありかつ「a」決定基のすぐ上流であることが知られている。122番目の位置のコドンの前後のヌクレオチド及びアミノ酸配列はすべて野生型のHBVで記載されたものと同様である(図6及び7)。理論によって結び付くことを望まないが、我々は、このような突然変異によって「a」決定基のおよび「d」サブタイプのエピトープに影響を与える立体配座の変化が生じると考えている。一つの可能性としては、アミノ酸の挿入によって「a」決定基の2個のループの場所的な構成に影響を与えることによってエピトープが変化することがある。他の可能性としては、モノクローナル抗体(ウォーターズ(Waters)ら)によって規定される、「a」決定基の第一のループが(従来考えられているよりも)より上流のアミノ酸を含むことが挙げられる。我々は、上記のアミノ酸が従前に示唆されている(ウォーターズ(Waters)らおよびアシュトン−リカルド(Ashton-Rickardt)ら)ように124番目ではなく122番目より上流のジスルフィド架橋によって形成されていることを報告する。挿入されたアミノ酸が14アミノ酸から16または17アミノ酸にループの距離を増加させ、これによりこのループの立体配座を変え、中和抗体の結合を阻害する。
本発明において、我々は、血清がドットブロットハイブリゼーションによるとHBV−DNAに対して陽性であるが市販のポリクローナル抗体を基礎とした免疫決定ではHBsAg陰性である中国人の患者から単離したHBVの新規な変異型または「エスケープミュータント」を報告する。さらに、本発明は、既知のHBVワクチンは上述した新規に発見された突然変異体では有効でないので、これらのワクチンに関連した欠点を克服する、または少なくとも軽減するものである。
本発明は、HBVエンベロープ領域の122番目の位置のすぐ下流に少なくとも2個のアミノ酸が挿入されたHBVの新規に確認された突然変異体の特性を提供するものである。本発明はまた、試験サンプルにおける突然変異HBVの存在を測定する方法、およびこれらの方法に使用できる試薬を提供するものである。本発明のすべての概念は、HBsAgゲノムの519番目のヌクレオチドの下流に少なくとも6個のヌクレオチドが挿入されたのに相当する、HBsAg配列の122番目の位置の下流に少なくとも2個のアミノ酸が挿入された「a」決定基の修飾を提供するものである。
突然変異HBV由来の核酸配列、またはこの一部は試験サンプルにおける突然変異HBVの存在を測定するためのプローブとして使用できる。この配列はまた、このような突然変異HBVのゲノム内でコード化された突然変異HBV抗原のポリペプチド配列を利用でき、診断試験における標準物質若しくは試薬としておよび/またはワクチン成分として有用であるポリペプチドの生産を可能にする。上記ポリペプチド配列内に含まれるエピトープに対するモノクローナル及びポリクローナル抗体もまた、診断試験さらには治療用薬剤用に、抗ウィルス剤のスクリーニングのために、および上記核酸配列がそれに由来である突然変異HBVの単離を目的として使用できる。
上記突然変異HBsAgは必要であればPre−S配列を含んでもよいと解される。
本発明による変異型HBsAgタンパク質またはその断片を、これ以降、「mHBsAg」と略称する。
これらのmHBsAg突然変異体は、「自然に発生する」形態ではなく、血液産物を含まない、合成または非常に精製された材料であることが好ましい。
好ましくは、本発明において記載されるこれらの突然変異体は全長のHBsAgに相当し、少なくとも2個のアミノ酸残基が122番目の位置の下流に挿入されている以外は野生型のHBsAgと同じである。
好ましくは、HBsAg突然変異体は、例えば、75%以上の純度、より好ましくは90%以上の純度、最も好ましくは95〜100%の純度等、非常に精製された形態を有する。
本発明のさらなる概念によると、免疫保護できる量の上記HBsAgの「エスケープミュータント」を適当な担体と組み合わせることからなるワクチン組成物を提供するものである。
本発明の他の概念を以下に記載する。
本発明のmHBsAg及びワクチンは、ウィルスのHBsAgの「a」決定基のすぐ上流の領域(エンベロープ領域)が修飾された上記したような「エスケープミュータント」の出現によって考えられる問題を解決するために使用される。特に、本発明のワクチンは、少なくとも2個のアミノ酸が122番目の位置の下流に挿入されたHBsAgアミノ酸配列中に修飾されたHBVエンベロープ領域を有すると定義された変異型のHBVに対して保護される、またはこのような変異型のHBVの遺伝の発生を防止するために使用されるという利点を有する。
したがって、ヒトに安全でかつ有効量の本発明によるワクチンを投与することからなる、変異型のHBVによる感染に関連した病気の症状に対してヒトを保護する方法をも提供するものである。
本発明の他の概念によると、治療、特に予防に使用されることを目的としたmHBsAgを提供するものである。
本発明はまた、変異型のHBVの感染に関連した病気の症状に対してヒトを保護することを目的としたワクチン組成物の製造におけるmHBsAgの使用を提供するものである。
存在する変異型HBVウィルスに対してヒトを免疫処置するために使用される際には、ワクチンにおけるmHBsAg配列は、変異型HBVウィルスにおけるmHBsAg配列と、一般的に一致する、または抗原性的には等価であると考えられる。
好ましくは、本発明のmHBsAgにおける122番目の位置の後に挿入されるアミノ酸残基は、6個またはそれ以上のヌクレオチドの挿入によって誘導されるものである。余分なアミノ酸をコード化する挿入されたヌクレオチドは正常なHBsAgにおける123番目のコドンの3個のヌクレオチドのいずれかに影響を与える。
理論的には、エンベロープタンパク質の親水性を変化させる突然変異によって、抗原性が変化し変異型のHBVが出現できる。野生型の親水性及び上記領域が突然変異したものの親水性は全く異なる。本明細書中に記載された親水性の減退は抗原性の損失と相関があることが多い。第一のループにおける突然変異体の親水性が増加することによって、エンベロープの脂質におけるmajorタンパク質が変換したタンパク質が得られ、これにより、立体配座の顕著な効果が得られる。
本発明の好ましい実施態様においては、正常なHBsAgの122番目の位置の後の残基は「a」決定基の親水性を減少させる。
本発明の他の好ましい実施態様によると、mHBsAgは、122番目の位置の下流に少なくとも2個のアミノ酸残基が挿入される以外は正常な(野生型の)HBsAgのS−タンパク質と同じである。
本発明の特に好ましい実施態様によると、122番目の位置の下流の修飾は、アルギニン、次にアラニンをそれぞれ挿入することである。また、アルギニン、グリシン及びアラニンをこの順で122番目の位置の下流に挿入することも好ましい。
本発明の各概念の好ましい態様は、必要であれば変更を加えて、他の各概念と同様である。
本発明を以下の実施例によって詳細に説明する。この実施例は下記図面を参照するものである:
図1は、患者番号1の連続的な血清中のアミノトランスフェラーゼ(ALT)レベルを示すものである。正常なレベルは40μi/リットル未満である。血清のHBVマーカーを、様々な示された時間で測定した。1992年8月に、HBVのDNAがPCRによって検出されたがHBsAg及び他のHBVマーカーは検出されなかった。
図2は、患者番号2の連続的な血清中のALTレベルおよび血清中のB型肝炎ウィルスマーカーを示すものである。略称は:wが野生型を示し;mは突然変異体を示す。
図3は、表面遺伝子のオープンリーディングフレーム、PCR及び配列決定用のプライマーの位置、および重なりポリメラーゼオープンリーディングフレーム(P ORF)を図で示したものである。陰がつけられた丸は開始及び終止コドンを示し、陰がつけられた四角は「a」決定基に関する挿入のホットスポット(522〜593番目の位置)を示すものである。ヌクレオチドの番号付けは、本単離体はEcoRI部位を持たないので、既知のHBVのDNA配列と同様、仮のEcoRI部位からである。
図4は、PCR産物を直接的に配列決定した後の単離体1及び2のヌクレオチド挿入物(左及び右)を野生型のもの(中央)と比較したものを示す。矢印は挿入の点を示す。
図5は、単離体1及び2(左及び右)のヌクレオチド及びアミノ酸配列を野生型(adw)と比較したものを示す。挿入された配列には下線が付されている。
図6は、mHBsAg単離体1の完全なヌクレオチド配列を示すものである。上方の配列は突然変異HBsAg単離体の表面遺伝子及び「a」決定基の配列を示すものであり、下方の配列は野生型の配列を示すものである。(−−−)はアミノ酸の挿入のあった点を示す。
図7は、mHBsAg単離体1の完全なヌクレオチド配列を示すものである。上方の配列は突然変異HBsAg単離体の表面遺伝子及び「a」決定基の配列を示すものであり、下方の配列は野生型の配列を示すものである。(−−−)はアミノ酸の挿入のあった点を示す。
表1は、ポリメラーゼ連鎖反応及び配列決定反応に使用された合成オリゴヌクレオチドプライマーを示すものである。
表2は、モノクローナル抗体への患者番号1及び2由来の血清HBsAgの陽性/陰性結合率を示すものであり、この際、adwの野生型をコントロールとして使用した。
表3は、従来既知の野生型の配列(adw)及び野生型と同じ地域出身の中国人の単離体と比較した突然変異S遺伝子のヌクレオチド及びアミノ酸配列の相同性を列挙したものである。
HBV突然変異体は塩基のラン(run of bases)によって特徴付けられた配列の特定の領域においてより共通して見付かっている。この場合、研究により挿入は4つのアデノシンのラン(run)と関連する。この領域は中国人のHBsAg陰性のHBVキャリアーからの単離体によっては挿入のための「ホットスポット」であると考えられる。
本発明のさらなる概念によると、mHBsAgの調製方法およびこれから得られるワクチン組成物を提供するものである。
好ましくは、mHBsAgは、ペプチド合成によってまたはより好ましくは組換DNA技術によって、合成により得られる。
組換DNA分子及び配列の構築、操作及び確認方法は当該分野において既知である。HBsAgのHBV Sタンパク質を修飾して本発明のmHBsAgを得るためには、122番目の位置の下流に、コドンCGG及びGCA、またはそれぞれアルギニン及びアラニンをコード化する他のトリプレットコドンの組み合わせを挿入することが望ましい。または、コドンCAC、GGG若しくはGCG、またはそれぞれアルギニン、グリシン及びアラニンをコード化する他のトリプレットコドンの組み合わせを、122及び124番目の位置のヌクレオチドの間に挿入してもよい。
様々な方法が配列を適当に変更するために利用できる。一つの好ましい方法としては、ウィルスまたは酵母のコドン頻度を用いた目的とするコーディング配列の、亜リン酸またはホスホアミダイト化学による、完全de novo合成がある。
DNAの合成は営業的に様々な会社から市販されている、このような遺伝子の合成例は、ハイデン(Hayden)及びマンデッキー(Mandecki)、DNA、7巻、頁571(1988年)やこれに記載される引例に記載されている。
第二の方法は、ボトスタイン(Botstein)及びショートル(Shortle)、サイエンス(Science)、229巻、頁1193(1982年)に記載されているように、すでにHBVゲノムを有するベクター由来の適当な制限断片を1本鎖のベクター上にクローニングし、その後部位特異的なインビトロの突然変異誘発を行うことである。ayサブタイプのHBVゲノムがpBR322上にクローニングされた組換プラスミドpRIT10601を有する大腸菌K12株C600(E. coli K12 C600)の培養物は、1982年6月2日に受託番号ATCC 39132号でアメリカンタイプカルチャーコレクション(American Type Culture Collection)にブダペスト条約に基づいて寄託された。226アミノ酸のHBsAgタンパク質を特定するS−遺伝子をコードする配列またはPre ポリペプチドをコードするそれより長い配列が、標準的な組換DNA技術によってこのようなクローンから切り出せる。
適当な制限断片としては、pRIT10601のS−遺伝子コーディング領域内の575bpのXbaI−AccI断片がある。インビトロの突然変異誘発に使用されるベクターシステムは市販されている。このようにして得られた突然変異遺伝子断片をS−遺伝子中に再挿入する。
第三の方法としては、ホ(Ho)ら、ジーン(Gene)、77巻、頁51(1989年)に記載されているようなポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術を用いて目的とする突然変異による変更を行うものである。
それぞれの場合において、mHBsAgのコーディング配列は適当な宿主中で適当なプロモーターの制御下で発現する。
mHBsAgをコード化するDNA配列を有する発現ベクターは新規であり、本発明のさらなる概念を形成するものである。上記発現ベクターが形質転換された宿主もまた本発明のさらなる別の概念を形成するものである。
好ましい概念によると、サッカロミセス セレヴィシアエ(S. cerevisiae)、ピキア パストリス(Pichia pastoris)またはハンセヌラ ポリモルファ(Hansenula polymorpha)が宿主として用いられ、発現は、酵母のTDH3プロモーター(グリセルアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)遺伝子、ヴァレンツエラ(Valenzuela)ら、1982年;ビッター(Bitter)ら、1988年を参照)またはPH05(ミヤノハラ(Miyanohara)ら、1983年)、MOX、FMDH(EP−A−0299108号を参照)及びAOX(EP−A−0226846号を参照)等の、酵母のプロモーターの制御下で行われる。
形質転換された宿主を既知の手段によって培養または発酵し、mHBsAgを抽出及び精製できる。酵母細胞からのHBsAgの精製は当該分野では既知であり、U.S.特許番号4,649,192号;4,683,294号;4,694,074号または4,738,926号のいずれかに従って行うことができる。本発明のmHBsAgの精製は類似の方法で行われる。
mHBsAgを含有するワクチンは既知の技術によって調製され、好ましくは緩衝化生理食塩水中に免疫保護が得られる(immunoprotective)量のmHBsAgを含み、水酸化アルミニウムやリン酸アルミニウム等の様々な既知のアジュバントのいずれかと混合または吸着する。「免疫保護が得られる(immunoprotective)」とは、十分な量のmHBsAgが十分な保護抗体または細胞が介在する免疫反応を誘導し重篤な副作用を伴うことなく感染物質に対する保護が与えられるために投与されることを意味する。mHBsAgの投与量は、ワクチンがアジュバント化されているか否かで異なるが、通常、1〜1000μgのタンパク質の範囲内である。好ましくは1〜200μgのタンパク質が使用され、より好ましくは5〜40μgのタンパク質である。投与量及び投与回数は、患者の抗体価や他の応答性を考慮して標準的な投与範囲で決定される。
mHBsAgはまた、正常なHBsAgまたはワクチンの配合用のPreS1若しくはPreS2ポリペプチドの全部若しくは一部若しくは複数の部分を含む均質な若しくは複合HBsAg粒子等の他のHBsAgと混合されてもよい。さらに、mHBsAgは、他の生物のタンパク質由来のエピトープを有するハイブリッドHBsAg粒子とおよび他の免疫原と混合して二価または多価ワクチンを形成してもよい。ワクチン調製物に関しては、通常、「ワクチン」(ヴォラー(Voller)ら著、ユニヴァーシティ パーク プレス(University Park Press)、バルチモア、エムディ(Baltimore, MD)アメリカ合衆国、1978年)に記載されている。
mHBsAgは、変異型HBVウィルス感染用の検出キット中の免疫試薬などとして含ませるために使用できる。また、mHBsAgは、既知の方法によってポリクローナルやモノクローナル抗体を得るために使用されてもよく、この際、モノクローナル抗体は変異型の抗原に特異的であり正常なHBsAgを認識しないものであってもよい。
本発明の他の実施態様によると、突然変異HBV抗体やこれらの複合体を含む血清と免疫学的に反応するポリペプチド、およびこれらのポリペプチドにおける突然変異HBVに特異的なエピトープに対して生じる抗体を、突然変異HBV抗体の存在、または生物学的な試験サンプル中のウィルスおよび/またはウィルス抗原の存在を検出するために免疫検定に用いることができる。これらの免疫検定の設計は変更され、このような変更は当該分野においては既知である;これらの変更は本明細書中に記載されている。免疫検定は、クローンを含む突然変異HBV核酸配列由来の、またはこれらのクローンにおける突然変異HBV核酸配列由来の複合核酸配列由来の、またはこれらのクローンの核酸配列がそれ由来である突然変異HBVゲノム由来のポリペプチド等の、1つのウィルス抗原を使用するものであってもよい。または、免疫検定が、上記源由来のウィルス抗原を組み合わせて使用するものであってもよい。さらに、免疫検定が、例えば、同一のウィルス抗原に対するモノクローナル抗体、または様々なウィルス抗原に対するポリクローナル抗体を用いるものであってもよい。検定としては、下記に限られるものでないが、競合、直接反応またはサンドイッチ型のアッセイを基礎とするものが挙げられる。検定は、固相を用いるものであってもまたは免疫沈降若しくは固相を用いない他の方法によって行われるものであってもよい。シグナル発生化合物(signal generating compound)として標識を用いる検定およびこれらの標識の例は本明細書中に記載されている。シグナルはまた、継続中のU.S.特許出願番号608,849号;070,647号;418,981号;及び687,785号に記載されているように、ビオチンやアビジン、酵素標識またはビオチン抗ビオチンシステムを用いることによって増幅されるものであってもよい。突然変異HBVの免疫優性領域由来のエピトープを含む組換ポリペプチドを感染患者の生物学的な試験サンプルにおけるウィルス抗体の検出に使用してもよい。また、抗体を急性の感染と非急性の感染とを区別するのに使用されてもよいと考えられる。免疫診断に適用でき、適当な試薬を含むキットは、適当な容器中に突然変異HBVエピトープまたは突然変異HBVエピトープに対する抗体を含む本発明のポリペプチド等の、適当な材料、さらには検定を行うに当たって必要な残りの試薬や材料を、適当な検定の指示と共に、充填することによって構築される。
したがって、本発明の好ましい概念によると、下記よりなることを特徴とする、生物学的な媒質における、およびワクチン注射後の特定の中和抗体における抗−mHBsAg抗体の診断用のインビトロの検出を目的としたキットを提供するものである:
a)本明細書中に規定されるmHBsAg;および
b)抗原抗体反応を検出するために使用される手段。
本発明のさらなる概念によると、ヒトにおけるB型肝炎の感染の診断、予防または治療に使用することを目的とした抗−mHBsAg抗体からなる抗体調製物を提供するものである。また、B型肝炎の感染を予防または治療するための有効量の上記抗−mHBsAg抗体によるヒトの処置方法を提供するものである。
本発明を、以下の実施例によって詳細に説明する。
実施例
患者番号1は、6年間の非A非B慢性肝炎の履歴を有する58才の男性であった。1992年8月に、HBV−DNAがHBsAg及び他のHBVマーカーの不存在下でPCRによって発見された(図1)。この段階で、患者は肝硬変を有していた。
患者番号2は、中国の南方の出身の23才の女性であり、1993年3月における定常的な試験では血清中のアミノトランスフェラーゼ(ALT)レベルが若干上昇しており、HBsAg及びHBeAgは陽性であったが、免疫グロブリン(Ig)M及びIgG抗−HBsは両方とも陰性であった。1994年1月の追試では、彼女は依然としてHBV−DNAは陽性であり、また、抗−HB陽性であったが、HBsAg、HBeAg及び抗−HBsは陰性であった(図2)。
2人の患者は、C型肝炎ウィルス(HCV)及びHCV−RNAは陰性であった。同じ地域出身の、慢性の肝臓病または肝細胞癌を患っている30人のHBsAg陽性の中国人の患者について研究した。
血清学的な調査
HBsAg、HBeAg、全抗−HBc、IgM抗−HBsおよび抗−HBsを市販された酵素免疫検定(アボット ラボラトリーズ(Abbott Laboratories)、ノース シカゴ、イリノイ州(North Chicago, Illinois)、アメリカ合衆国)によって試験した。HBsAg及び抗−HBsの結果は英国で確認された。
モノクローナル抗体の結合
「a」決定基に結合することが知られている―パネル(panel)の抗−HBsモノクローナル抗体を用いて、「a」決定基のエピトープにおけるより特異的な変化を規定した。ポリスチレンビーズ(ノースアンブリア バイオロジカルズ(Northumbria Biologicals)、ノースアンバーランド(Northumberland)、イギリス国)を抗体RFHBs−1、RFHBs−2及びRFHBs−7で被覆した後、リン酸緩衝液(pH7.2)における50%新生児ウシ血清で1:2に希釈された血清サンプルと共にインキュベートした。結合したHBsAgを、「アウスリアII(AusRIA II)」キット(アボット ダイグノスティックス(Abbott Diagnostics))の125I−抗−HBsを用いて検出したところ、RFHBs−1及びRFHBs−2は124〜137番目のアミノ酸配列を含む環状ペプチドに結合しおよびRFHBs−7は139〜147番目のアミノ酸由来の環状ペプチドに結合した。
肝炎マーカー
HBsAg、HBeAg、全抗−HBc、IgM抗−HBc、及び抗−HBsを酵素免疫検定(アボット ラボラトリーズ(Abbott Laboratories)、ノース シカゴ、イリノイ州(North Chicago, IL))によって試験した。
ドットブロットハイブリダイゼーション
HBV−DNAを、ウェラー(Welller)ら、ジェー メド ヴィロル(J. Med. Virol.)、9巻、頁273〜280(1982年)において記載された方法を修飾したドットブロットハイブリダイゼーションによって検出した。
HBV−DNAの抽出、PCR及び直接的な配列決定
50μlの血清を68℃で2時間、200μlの容積で0.5%ドデシル硫酸ナトリウム、25mM 酢酸ナトリウム、2.5mM EDTA、1mg/mlプロテイナーゼk(ベーリンガーマンハイム(Boehringer Mannheim)、レウェス(Lewes)、イギリス国)の存在下で消化し、フェノールによる抽出を2回行った後、クロロホルムによる抽出を2回行い、さらにHBV−DNAをエタノールで沈殿させた。70%エタノールで2回洗浄した後、DNAペレットを10μlの水に再懸濁した。
5μlの抽出されたHBV−DNAをPCR増幅用の鋳型として使用した。1セットのプライマー(adwサブタイプ)としての、PO5′(5′−TGCGGGTCACCATAT、2818〜2833番目の位置)、およびPOL3(5′−AAGGATCCAGTTGGC、1409〜1395番目の位置)(表2)を用いて、Pre−S1、Pre−S2及びS遺伝子を含む1800bpの断片を得た(図3)。別のセットのプライマーである、M3(5′−CTGGGAGGAGTTGGGGGAGGAGATT、1781〜1755番目の位置)及び3C(5′−CTAACATTGAGATTCCCGAGA、2460〜2439番目の位置)を用いて、Pre−C及びC領域を増幅させた。同様の血清サンプルを、様々なプライマーのセットを用いて別個に中国及びイギリス国で分析した。
PCR産物の直接的な配列決定を「fmol」シークエンシングキット(′fmol′Sequencing Kit)(プロメガ コーポレイション(Promega Co.)、サウスアンプトン(Southampton)、イングランド)を用いて行った。配列決定用のプライマー(表1)の末端を、37℃で10分間、10単位のポリヌクレオチドキナーゼ(ベーリンガーマンハイム(Boehringer Mannheim))を用いて10μlの容積で25μCiの32P−アデノシントリホスフェート(アマシャム インターナショナル(Amerhsam International)、アマシャム(Amerhsam)、イギリス国)で標識した。1.5μlの反応混合物を配列決定反応に直接用いた。90μlのPCR産物を室温で10分間等容の4モル/リットルの酢酸ナトリウム及び2倍容のイソプロパノールで沈殿させ、10分間遠心することによってペレット化した後、70%エタノールで2回洗浄した。20μlの水に再懸濁した後、9.5μlのDNAを末端標識されたプライマー及び5単位のTaq酵素(プロメガ コーポレイション(Promega Co.))を含む反応緩衝液に添加した。ジデオキシヌクレオチドターミネーション配列決定(dideoxynucleotide termination sequencing)を製造社の指示に従って行った。この配列決定サイクルを30回行った。変性、アニーリング及び拡張段階は、それぞれ、30秒間、30秒間及び1分間であった。
S遺伝子のクローニングおよび配列決定
直接的な配列決定の結果から、患者番号2の最初の血清(1993年2月)は野生型及び突然変異型ウィルスの混合物の形態を有していることが示された。上記血清サンプルPCR産物及び患者番号2の後のPCR産物をpUC19ベクター中にクローニングし、直接的な配列決定の結果を確認した。増幅されたHBV−DNAのヌクレオチド配列をシークエナーゼDNA配列決定用キット(バージョン2.0、ユーエスビー、ケンブリッジ(USB, Cambridge)、イングランド)を用いて決定した。
疎水性プロット
野生型及び変異型のウィルス単離体由来のHBsAgの「a」決定基のそれぞれ122〜137番目及び122〜139または140番目のアミノ酸(挿入されたアミノ酸を含む)を、プロシス ソフトウェアー(Prosis software)(ファルマシア(Pharmacia)、セント アルバンス(St. Albans)、イングランド)を用いて分析した。
ドットブロットハイブリダイゼーション
HBV−DNAは、別に2回PCRによって増幅した後に患者番号1の血清中で検出可能であった。
患者番号2では、HBV−DNAは、10μg/50μlの血清で、1993年3月及び1993年9月にドットプロットハイブリダイゼーションによって検出可能であった。1.0μgのHBV−DNAが2.3×106のHBVゲノムと等価であるとすると、この患者の血清は1ml当たり約4.6×107個のウィルス粒子を含むと考えられた。HBsAgは1回目のサンプルでは検出できたが2回目のサンプルでは検出できなかった。1994年1月には、HBV−DNAはPCRによってのみ検出でき、HBsAgは依然として検出不能であった。
モノクローナル抗体結合に関する研究
患者番号1及び2およびコントロール(adw)として用いられたHBsAg陽性の患者における結合に関する研究から、血清中のHBsAgは患者番号2ではすべての3つのモノクローナル抗体に結合し、アウスリアII(AusRIA II)キットのポリクローナル抗−HBsによって検出できることが示された(表2)。
PreS−S遺伝子及びPreC/C領域の配列決定
S遺伝子は、単離体1では687bpから、単離体2では690bpからおよび野生型では681bpから構成される。突然変異体のSヌクレオチド及びアミノ酸配列を、同じサブタイプ(adw)の既知の配列と、さらには同じ地域出身のHBeAg−陽性キャリアーからの野生型株と、比較した(表3に示されるとおり)。
配列決定の結果から、S遺伝子中に挿入物があることが明らかに示された(図4)。挿入された配列は、単離体1では122及び123番目のコドンの間に2個のアミノ酸(Arg−Ala)をさらにコード化し、単離体2では123及び124番目のコドンの間に3個のアミノ酸(Arg−Gly−Ala)をさらにコード化する(図5)。これらの挿入はHBsAgの「a」決定基の直前で起こる。このような挿入は既知のHBVのサブタイプの報告された配列には記載されておらず、中国の同じ地域出身の30人の中国人のHBsAg陽性の患者から得た共通配列が欠損していた。
直接的な配列決定の結果はクローニング配列決定(cloning sequencing)によって確認された。患者番号2から採られた第一の血清からの10クローンのうち、8クローンが上記したようなイン−フェーズインサーション(in-phase insertion)を有し、うち2クローンは野生型であり、さらに、第二及び第三の血清サンプルからの15クローンはすべて変異型であった。したがって、患者番号2からの第一の血清は野生型及び突然変異型のウィルスの混合物の形態を有していることから、突然変異体が徐々に出現し、後の血清ではこの突然変異体が優性になることを示した。Pre−S1及びPre−S2遺伝子には前記したようなアミノ酸の欠失または置換はなかった。
疎水性プロット
カイト(Kyte)及びドゥーリトル(Doolittle)の方法に従って行ったところ、平均疎水性定数(mean hydrophobicity index)が野生型の「a」決定基の122〜137番目のアミノ酸では−0.48であり、単離体1の122〜139番目のアミノ酸では0であり、さらに単離体2の122〜140番目のアミノ酸では−0.89であった。これより、突然変異「a」決定基は野生型のウィルス由来の同じ領域に比べると疎水性が高かった。
The present invention relates to a recombinant DNA molecule encoding a polypeptide having specificity for hepatitis B virus antigen.
More particularly, the present invention relates to a vaccine composition that stimulates the production of human antibodies against mutant hepatitis B virus.
Cloning of the genomes of various serotypes of hepatitis B virions is known (Miller et al.). Dane particles isolated from infected patients who are hepatitis B virions have a diameter of about 42 nm. Each is composed of hepatitis B surface antigen (HBsAg), capsid (HBcAg), endogenous polymerase and DNA genome. A third polypeptide, “e” antigen (HBeAg), is made by hepatitis B virus and is found solubilized in serum.
Although infection with hepatitis B virus (HBV) has become a serious problem worldwide, vaccines used for mass immunization are now widely used. Commercially available vaccines against HBV consist of hepatitis B virus surface antigen (HBsAg) having either natural or recombinant forms. The canonical (or wild type) hepatitis B surface antigen can be recovered from the plasma of a patient infected as approximately 22 nm particles consisting of two proteins known as P24 and its glycosylated derivative GP28, and these The two proteins are both encoded by the S protein coding sequence or the 226 amino acid coding sequence on the HBV genome known as the HBV S-gene (Tiollais et al. (1985)). The complete amino acid and nucleotide sequence encoding HBsAg is described in Valenzuela et al., Nature, 280, page 815 (1979). The numbering system used by Tiollais et al. To identify nucleotide and amino acid positions is used herein.
Inserting the coding sequence of the HBV S-gene under the control of a yeast promoter onto an expression vector allowing expression of HBsAg in S. cerevisiae for the production of vaccines Harford et al. In Development Biol. Standard, 54, p. 125 (1983), Valenzuela et al. In Nature, 298, p. 347 (1982) and bitter ( Bitter) et al., J. Med. Virol., 25, p. 123 (1988). Expression in Pichia pastoris has been reported by Gregg et al., Biotechnology,
The vaccine was also prepared from hybrid immunogenic particles consisting of HBsAg protein as described in European Patent Publication No. 0279940. Such immunogenic particles include, for example, all of the HBsAgpr precursor protein encoded by a coding sequence that rapidly advances the HBV-S gene on the HBV genome, referred to herein as the Pre-S coding sequence. Or some can be included. This Pre-S coding sequence generally consists of 163 amino acids ( ay HBV subtype) and consists of a Pre-S1 coding sequence and a Pre-S2 coding sequence. The latter encodes 55 amino acids and rapidly advances the coding sequence for the S protein. (European publication number EP-A-0278940).
The surface reading (S antigen) open reading frame of HBV-DNA is divided into three regions, Pre-S1, Pre-S2 and S. This open reading frame encodes three envelope proteins of HBV termed large, middle and major proteins. The major protein, HBsAg, is composed of 226 amino acids and is encoded by the S gene (Tiollais et al. (1981); Tiollais et al. (1987) and Lau et al.). All three envelope proteins contain the antigenic site of HBsAg and are easily detected by known immunoassays for HBsAg. These immunoassays are widely used to diagnose HBV infection and to widely screen blood donors. The reactivity of HBsAg depends on the structural conformation of the hydrophilic region from amino acids 124-147 defined as the “a” determinant (Ashton-Rickardt et al. And Brown) Et.) These are common to all HBV subtypes, and antibodies against them confer protection against reinfection by either subtype.
HBV-DNA sequences have been shown to hybridize with HBV probes under very harsh conditions in liver, serum and blood mononuclear cells of patients negative for serum HBsAg (Brechot et al. (1985). Year) and Thier et al.). Recent results from various experiments using dot blot hybridisation or polymerase chain reaction (PCR) confirm the presence of HBV DNA sequences in the sera of patients negative for HBsAg. The development of PCR technology enables detection of very low levels of HBV replication in many patients and the analysis of the sequence of many isolates, which allows genetic diversity for some virus isolates. (Carman et al. (1990); Brechot et al. (1991); Blum et al.). In Taiwan and the Kingdom of Sardinia, where HBV is quite endemic, 1.7% and 0.3% of HBsAg-negative healthy blood donors possess HBV DNA in serum that can be detected by dot blot hybridization. (Lai et al. (1989) and Sun et al.). In the mainland of China, molecular epidemiological studies using PCR in anti-HB-positive patients have HBV carriers in which HBsAg is undetectable, and such people account for 3% of the general population in China. (Luo et al.).
The HBV antigen subtype was serologically defined and was shown to be caused by a single base change in the genomic region encoding HBV (Okamoto et al.). However, all currently known antigen subtypes contain an “a” determinant composed of amino acids 124-147 of HBsAg. Antibodies against the “a” determinant confer protection to all subtypes. In vitro mutagenesis has shown that the cysteine at position 147 and the proline at position 142 are important for the total antigenic expression of the “a” determinant (Ashton-Rickardt et al.).
In addition, Howard Thomas and William Carman reported in WO 91/14703 a variant HBsAg fragment in a vaccinated child born from a mother infected with HBV. Sequencing revealed that a point mutation from guanosine to adenosine at the 587th nucleotide position resulted in an amino acid change from glycine to arginine at position 145 in the “a” determinant of HBsAg (Kerman (See also (Carman) et al. (1990)). Similar HBV mutants have been reported to replicate in the host under humoral immune pressure, activated (vaccine) or passively (hyperimmunoglobulin) induced. (Okamoto et al. (1992) and McMahon et al.). However, the long-term presence of HBsAg and anti-HBs (vaccine induction) is detected by known immunoassays in some of the patients' sera, suggesting that the antigenicity is not completely lost by mutation (Carman et al. (1990), Okamoto et al. (1992) and McMahon et al.).
From a clinical and epidemiological point of view, it is more important to investigate the molecular form of a patient's HBV without causing HBsAg response in a standard assay. From the results of sequencing from Japanese patients who are HBeAg and HBV-DNA and anti-HBs positive, the 9th to 22nd amino acids of the Pre-S2 region were deleted, and the 3rd and 8th positions of Pre-S2 , And the amino acid at
During the last decade, various putative variants or mutants of hepatitis B virus have been described. For example, McMahon et al. Described a glycine to arginine substitution in the monoclonal antibody binding domain on the putative HBsAg (estimated by DNA sequence analysis) in liver transplant patients treated with anti-HBsAg monoclonal antibody. (Cold Spring Harbor Symposium on the Molecular Biology of Hepatitis B Viruses, September 1989).
A modified “a” determinant in which two specific amino acids, asparagine and threonine are inserted at
According to other reports, children and adults with circulating hepatitis B surface antigen have been found and are special after immunization with one of two approved hepatitis B vaccines. The virus is shown to replicate despite the presence of other antibodies (anti-HBs) (Zanetti et al.). Analysis of HBsAg using monoclonal antibodies indicated that circulating antigens do not have an “a” determinant or that the determinant is masked. It was concluded that the emergence of a variant of hepatitis B virus was detected, probably due to epidemiological pressures associated with immunization in areas where the infection is a local disease. However, further characterization of this variant was not revealed.
From the work of Zanetti et al., At least in susceptible hosts with immunogenic properties, it produces `` escape mutants '', i.e., replicating infectious viruses that are mutated to not neutralize immunity. Is clearly a major drawback of currently used hepatitis B vaccines. Such a mutant virus clearly has the ability to cause disease and is believed to be inherited. Therefore, this mutant virus creates significant immunization problems because it is not effectively neutralized by antibodies produced by normal HBsAg-based vaccines. Other mutations have also been reported in HBV, but the importance regarding these altered antigenicities is unclear (Moriyama et al. And Lai et al. (1990)).
In China, where HBV infection is a very local disease, recent research using PCR has resulted in either idiopathic cirrhosis, active chronic hepatitis (CAH) or persistent chronic hepatitis (CPH). It is suggested that 30-40% of all HBsAg negative patients have HBV-DNA replicating in serum or liver tissue (Zhang et al.). These studies indicate that HBV variants are present in the Chinese population and have the property that HBsAg is undetectable in serum. Surprisingly, such putative mutants have not been characterized at the molecular level.
Isolates from Chinese patients (ie patients with no detectable HBsAg) are insertion mutants with additional amino acids inserted between the 122 and 124 codons immediately before the “a” determinant ( insertion mutant). Such sequence alterations have not been previously reported for known HBV subtypes and were not found in 30 HBsAg positive Chinese patients from the same region. Interestingly, the region where the insertion occurred is an important epitope region of HBsAg. The inserted sequence is known to be immediately downstream of the codon at
In the present invention, we have isolated HBV isolated from Chinese patients whose sera are positive for HBV-DNA by dot blot hybridization but are HBsAg negative in a commercially available polyclonal antibody-based immunological determination. Report a new variant or “escape mutant”. Furthermore, the present invention overcomes or at least alleviates the drawbacks associated with these vaccines, since known HBV vaccines are not effective with the newly discovered mutants described above.
The present invention provides the properties of a newly identified mutant of HBV in which at least two amino acids have been inserted immediately downstream of
Nucleic acid sequences derived from mutated HBV, or portions thereof, can be used as probes to determine the presence of mutated HBV in a test sample. This sequence can also utilize a polypeptide sequence of a mutant HBV antigen encoded within the genome of such a mutant HBV and is useful as a standard or reagent in a diagnostic test and / or as a vaccine component Enables the production of Monoclonal and polyclonal antibodies against epitopes contained within the polypeptide sequence are also used for diagnostic tests as well as therapeutic agents, for screening antiviral agents, and for single mutant HBV from which the nucleic acid sequence is derived. Can be used for separation purposes.
It is understood that the mutant HBsAg may contain a Pre-S sequence if necessary.
The mutant HBsAg protein or fragment thereof according to the present invention is hereinafter abbreviated as “mHBsAg”.
These mHBsAg mutants are preferably synthetic or highly purified material that is not in “naturally occurring” form and free of blood products.
Preferably, these mutants described in the present invention correspond to full length HBsAg and are the same as wild type HBsAg except that at least two amino acid residues are inserted downstream of
Preferably, the HBsAg mutant has a highly purified form, eg, 75% or more purity, more preferably 90% or more purity, and most preferably 95-100% purity.
According to a further concept of the present invention, there is provided a vaccine composition comprising an immunoprotective amount of the above “escape mutant” of HBsAg combined with a suitable carrier.
Other concepts of the present invention are described below.
The mHBsAg and vaccines of the present invention are used to solve the problems considered by the emergence of “escape mutants” as described above in which the region immediately upstream of the “a” determinant of the viral HBsAg (envelope region) has been modified. Is done. In particular, the vaccine of the present invention is protected against a variant HBV defined as having an HBV envelope region modified in the HBsAg amino acid sequence with at least two amino acids inserted downstream of
Accordingly, there is also provided a method for protecting humans against disease symptoms associated with infection with mutant HBV comprising administering a safe and effective amount of a vaccine according to the present invention to humans.
According to another concept of the invention, mHBsAg intended to be used for treatment, in particular prevention, is provided.
The present invention also provides the use of mHBsAg in the manufacture of a vaccine composition intended to protect humans against disease symptoms associated with infection with mutant HBV.
When used to immunize a human against an existing mutant HBV virus, the mHBsAg sequence in the vaccine generally matches or antigenically matches the mHBsAg sequence in the mutant HBV virus. It is considered equivalent.
Preferably, the amino acid residue inserted after
Theoretically, mutations that change the hydrophilicity of the envelope protein can change the antigenicity and allow mutant HBV to appear. The hydrophilicity of the wild type and that of the mutated region are completely different. The loss of hydrophilicity described herein is often correlated with a loss of antigenicity. Increasing the hydrophilicity of the mutant in the first loop results in a converted protein of the major protein in the envelope lipid, which results in a significant conformational effect.
In a preferred embodiment of the invention, the residue after
According to another preferred embodiment of the invention, mHBsAg is the same as the normal (wild-type) HBsAg S-protein except that at least two amino acid residues are inserted downstream of
According to a particularly preferred embodiment of the invention, the modification downstream of
Preferred embodiments of the concepts of the present invention are the same as the other concepts, with modifications as necessary.
The invention is illustrated in detail by the following examples. This example refers to the following drawings:
FIG. 1 shows the aminotransferase (ALT) level in the continuous serum of
FIG. 2 shows the continuous serum ALT level and hepatitis B virus marker in
FIG. 3 graphically illustrates the surface gene open reading frame, the location of PCR and sequencing primers, and the overlapping polymerase open reading frame (P ORF). The shaded circles indicate start and stop codons, and the shaded squares indicate insertion hot spots (positions 522-593) for the “a” determinant. Nucleotide numbering is from a temporary EcoRI site, as is the known HBV DNA sequence, since the isolate does not have an EcoRI site.
FIG. 4 shows the nucleotide inserts (left and right) of
FIG. 5 shows the nucleotide and amino acid sequences of
FIG. 6 shows the complete nucleotide sequence of mHBsAg isolate 1. The upper sequence represents the surface gene and “a” determinant sequence of the mutant HBsAg isolate, and the lower sequence represents the wild type sequence. (---) indicates a point where an amino acid was inserted.
FIG. 7 shows the complete nucleotide sequence of mHBsAg isolate 1. The upper sequence represents the surface gene and “a” determinant sequence of the mutant HBsAg isolate, and the lower sequence represents the wild type sequence. (---) indicates a point where an amino acid was inserted.
Table 1 shows the synthetic oligonucleotide primers used in the polymerase chain reaction and sequencing reaction.
Table 2 shows the positive / negative binding rates of serum HBsAg from
Table 3 shows previously known wild type sequences ( adw ) And the nucleotide and amino acid sequence homologies of the mutant S gene compared to Chinese isolates from the same region as the wild type.
HBV mutants are more commonly found in specific regions of the sequence characterized by run of bases. In this case, studies have associated the insertion with four adenosine runs. This region is considered to be a “hot spot” for insertion in some isolates from Chinese HBsAg negative HBV carriers.
According to a further concept of the present invention, a method for preparing mHBsAg and a vaccine composition obtained therefrom are provided.
Preferably, mHBsAg is obtained synthetically by peptide synthesis or more preferably by recombinant DNA technology.
Methods for construction, manipulation and confirmation of recombinant DNA molecules and sequences are known in the art. In order to modify the HBV S protein of HBsAg to obtain the mHBsAg of the present invention, a codon CGG and GCA or other triplet codon combination encoding arginine and alanine, respectively, is inserted downstream of
Various methods can be used to modify the sequence appropriately. One preferred method is complete de novo synthesis of the desired coding sequence using viral or yeast codon frequencies by phosphite or phosphoramidite chemistry.
DNA synthesis is commercially available from various companies. Examples of such gene synthesis are described in Hayden and Mandecki, DNA, Vol. 7, page 571 (1988) and the like. As described in the cited reference.
The second method is suitable restriction from vectors already carrying the HBV genome, as described in Botstein and Shortle, Science, 229, p. 1193 (1982). The fragment is cloned onto a single stranded vector followed by site-specific in vitro mutagenesis. A culture of E. coli K12 C600 carrying the recombinant plasmid pRIT10601, in which the HBV genome of the ay subtype was cloned on pBR322, was given an American type under accession number ATCC 39132 on June 2, 1982. Deposited to the Culture Collection (American Type Culture Collection) based on the Budapest Treaty. Sequences encoding the S-gene specifying the 226 amino acid HBsAg protein or longer sequences encoding the Pre polypeptide can be excised from such clones by standard recombinant DNA techniques.
A suitable restriction fragment is the 575 bp XbaI-AccI fragment within the S-gene coding region of pRIT10601. Vector systems used for in vitro mutagenesis are commercially available. The mutated gene fragment thus obtained is reinserted into the S-gene.
The third method involves the targeted mutation using polymerase chain reaction (PCR) technology as described in Ho et al., Gene, 77, p. 51 (1989). Make changes.
In each case, the mHBsAg coding sequence is expressed in a suitable host under the control of a suitable promoter.
Expression vectors having a DNA sequence encoding mHBsAg are novel and form a further concept of the present invention. Hosts transformed with the above expression vectors also form yet another concept of the present invention.
According to a preferred concept, Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris or Hansenula polymorpha is used as the host and the expression is expressed in the yeast TDH3 promoter (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (glyceraldehyde). -3-phosphate dehydrogenase gene, Valenzuela et al., 1982; see Bitter et al., 1988) or PH05 (Miyanohara et al., 1983), MOX, FMDH (EP-A-0299108) No.) and AOX (see EP-A-0226846) and the like.
The transformed host can be cultured or fermented by known means to extract and purify mHBsAg. Purification of HBsAg from yeast cells is known in the art. S. No. 4,649,192; 4,683,294; 4,694,074 or 4,738,926. Purification of mHBsAg of the present invention is performed in a similar manner.
Vaccines containing mHBsAg are prepared by known techniques, preferably contain an immunoprotective amount of mHBsAg in buffered saline, and include various known adjuvants such as aluminum hydroxide and aluminum phosphate. Mix or adsorb with either. “Immunoprotective” means that a sufficient amount of mHBsAg induces an immune response mediated by sufficient protective antibodies or cells and provides protection against infectious agents without serious side effects Means to be administered. The dosage of mHBsAg varies depending on whether the vaccine is adjuvanted, but is usually in the range of 1-1000 μg protein. Preferably 1 to 200 μg of protein is used, more preferably 5 to 40 μg of protein. The dose and the number of doses are determined within a standard dose range in consideration of the antibody titer of the patient and other responsiveness.
mHBsAg may also be mixed with normal HBsAg or other HBsAg such as homogeneous or complex HBsAg particles that contain all or part or parts of PreS1 or PreS2 polypeptide for vaccine formulation. In addition, mHBsAg may be mixed with hybrid HBsAg particles having epitopes derived from proteins of other organisms and with other immunogens to form bivalent or multivalent vaccines. Vaccine preparations are usually described in “Vaccines” (Voller et al., University Park Press, Baltimore, MD, USA, 1978).
mHBsAg can be used for inclusion as an immunoreagent in a detection kit for mutated HBV virus infection. In addition, mHBsAg may be used to obtain a polyclonal or monoclonal antibody by a known method. In this case, the monoclonal antibody may be specific to a mutant antigen and not recognize normal HBsAg. .
According to other embodiments of the present invention, the antibodies that immunologically react with sera containing mutant HBV antibodies and complexes thereof, and against epitopes specific for mutant HBV in these polypeptides The antibodies can be used in immunoassays to detect the presence of mutant HBV antibodies, or the presence of viruses and / or viral antigens in biological test samples. The design of these immunoassays has changed and such changes are known in the art; these changes are described herein. The immunoassay is derived from a mutated HBV nucleic acid sequence comprising clones, from a mutated HBV nucleic acid sequence in these clones, or from a mutated HBV genome from which the nucleic acid sequences of these clones are derived. One viral antigen such as a polypeptide of the above may be used. Alternatively, the immunoassay may use a combination of viral antigens derived from the above sources. Furthermore, the immunoassay may use, for example, monoclonal antibodies against the same viral antigen, or polyclonal antibodies against various viral antigens. Assays include, but are not limited to, those based on competition, direct reaction or sandwich type assays. The assay may be one that uses a solid phase or may be performed by immunoprecipitation or other methods that do not use a solid phase. Assays using labels as signal generating compounds and examples of these labels are described herein. The signal is also an ongoing U.D. S. Amplified by using biotin or avidin, enzyme labeling or biotin anti-biotin system as described in patent application numbers 608,849; 070,647; 418,981; and 687,785 It may be. Recombinant polypeptides comprising epitopes derived from immunodominant regions of mutant HBV may be used for detection of viral antibodies in biological test samples of infected patients. It is also contemplated that antibodies may be used to distinguish between acute and non-acute infections. A kit that can be applied to immunodiagnostics and that contains appropriate reagents is suitable for conducting appropriate materials, as well as assays, such as mutant HBV epitopes or polypeptides of the invention containing antibodies against mutant HBV epitopes in appropriate containers. It is constructed by filling the required remaining reagents and materials, along with appropriate assay instructions.
Thus, according to a preferred concept of the present invention, the aim is in vitro detection for the diagnosis of anti-mHBsAg antibodies in biological media and in specific neutralizing antibodies after vaccine injection, characterized in that it consists of: The following kit is provided:
a) mHBsAg as defined herein; and
b) Means used to detect antigen-antibody reaction.
According to a further concept of the invention, there is provided an antibody preparation comprising anti-mHBsAg antibodies intended for use in the diagnosis, prevention or treatment of hepatitis B infection in humans. The present invention also provides a method for treating humans with an effective amount of the anti-mHBsAg antibody for preventing or treating hepatitis B infection.
The invention is illustrated in detail by the following examples.
Example
Patient No. 2 is a 23-year-old woman from the south of China. In a routine test in March 1993, serum aminotransferase (ALT) levels were slightly elevated, and HBsAg and HBeAg were positive. Although both immunoglobulin (Ig) M and IgG anti-HBs were negative. In a follow-up in January 1994, she was still positive for HBV-DNA and positive for anti-HB, but negative for HBsAg, HBeAg, and anti-HBs (FIG. 2).
Two patients were negative for hepatitis C virus (HCV) and HCV-RNA. We studied 30 HBsAg positive Chinese patients from the same region who suffer from chronic liver disease or hepatocellular carcinoma.
Serological investigation
HBsAg, HBeAg, total anti-HBc, IgM anti-HBs and anti-HBs were tested by commercially available enzyme immunoassays (Abbott Laboratories, North Chicago, Illinois, USA). HBsAg and anti-HBs results were confirmed in the UK.
Monoclonal antibody binding
Known to bind to the “a” determinant—panel anti-HBs monoclonal antibodies were used to define more specific changes in the epitope of the “a” determinant. Polystyrene beads (Northumbria Biologicals, Northumberland, UK) were coated with antibodies RFHBs-1, RFHBs-2 and RFHBs-7, followed by phosphate buffer (pH 7.2). Incubated with serum samples diluted 1: 2 with 50% newborn calf serum. Bound HBsAg was obtained from the “AusRIA II” kit (Abbott Diagnostics). 125 When detected using I-anti-HBs, RFHBs-1 and RFHBs-2 bind to a cyclic peptide containing the 124th to 137th amino acid sequence and RFHBs-7 to a cyclic peptide derived from the 139th to 147th amino acid. Combined.
Hepatitis marker
HBsAg, HBeAg, total anti-HBc, IgM anti-HBc, and anti-HBs were tested by enzyme immunoassay (Abbott Laboratories, North Chicago, Ill.).
Dot blot hybridization
HBV-DNA was detected by dot blot hybridization modified by the method described in Welller et al., J. Med. Virol., 9, pp. 273-280 (1982).
HBV-DNA extraction, PCR and direct sequencing
50 μl serum for 2 hours at 68 ° C. in a volume of 200 μl 0.5% sodium dodecyl sulfate, 25 mM sodium acetate, 2.5 mM EDTA, 1 mg / ml proteinase k (Boehringer Mannheim, Lewes, UK Digestion in the presence of the country, extraction with phenol was performed twice, extraction with chloroform was performed twice, and HBV-DNA was further precipitated with ethanol. After washing twice with 70% ethanol, the DNA pellet was resuspended in 10 μl water.
5 μl of extracted HBV-DNA was used as a template for PCR amplification. 1 set of primers ( adw By using PO5 ′ (5′-TGCGGGTCACCATAT, position 2818-2833) and POL3 (5′-AAGGATCCCAGTGGC, position 1409-1395) (sub-type) as subtypes) (Table 2), Pre-S1, Pre -A 1800 bp fragment containing S2 and S genes was obtained (Figure 3). Another set of primers, M3 (5'-CTGGGAGGTGTGGGGGAGGAGAATT, positions 1781-1755) and 3C (5'-CTAACATTGAGATTCCCCGAGA, positions 2460-2439) were used to amplify the Pre-C and C regions. It was. Similar serum samples were analyzed separately in China and the United Kingdom using various primer sets.
Direct sequencing of PCR products was performed using the “fmol” Sequencing Kit (Promega Co., Southampton, England). The ends of the sequencing primers (Table 1) were added at 25 μCi in a volume of 10 μl using 10 units of polynucleotide kinase (Boehringer Mannheim) for 10 minutes at 37 ° C. 32 Labeled with P-adenosine triphosphate (Amerhsam International, Amerhsam, UK). 1.5 μl of the reaction mixture was used directly in the sequencing reaction. 90 μl of the PCR product was precipitated with an equal volume of 4 mol / liter sodium acetate and 2 volumes of isopropanol at room temperature for 10 minutes, pelleted by centrifugation for 10 minutes, and then washed twice with 70% ethanol. After resuspending in 20 μl of water, 9.5 μl of DNA was added to the reaction buffer containing end-labeled primers and 5 units of Taq enzyme (Promega Co.). Dideoxynucleotide termination sequencing was performed according to the manufacturer's instructions. This sequencing cycle was performed 30 times. The denaturation, annealing and expansion stages were 30 seconds, 30 seconds and 1 minute, respectively.
Cloning and sequencing of the S gene
Direct sequencing results showed that
Hydrophobic plot
The amino acids 122-137 and 122-139 or 140 (including the inserted amino acid) of the “a” determinant of HBsAg from wild type and mutant virus isolates, respectively, were inserted into Prosis software. (Pharmacia, St. Albans, England).
Dot blot hybridization
HBV-DNA could be detected in the serum of
In
Study on monoclonal antibody binding
From studies on binding in
Sequencing of PreS-S gene and PreC / C region
The S gene is composed of 687 bp in isolate 1, 690 bp in isolate 2 and 681 bp in the wild type. The S nucleotide and amino acid sequences of the mutants were compared to known sequences of the same subtype (adw) and even wild type strains from HBeAg-positive carriers from the same region (as shown in Table 3). .
Sequencing results clearly showed that there was an insert in the S gene (FIG. 4). The inserted sequence further encodes two amino acids (Arg-Ala) between the 122 and 123 codons in isolate 1 and 3 between the 123 and 124 codons in isolate 2. Is further encoded (Arg-Gly-Ala) (FIG. 5). These insertions occur immediately before the “a” determinant of HBsAg. Such insertions were not described in the reported sequences of known HBV subtypes and were missing consensus sequences from 30 Chinese HBsAg positive patients from the same region of China .
The results of direct sequencing were confirmed by cloning sequencing. Of the 10 clones from the first serum taken from
Hydrophobic plot
When performed according to the method of Kyte and Doolittle, the mean hydrophobicity index was -0.48 for amino acids 122-137 of the wild type "a" determinant, It was 0 in the 122th to 139th amino acids of the isolate 1 and further −0.89 in the 122nd to 140th amino acids of the isolate 2. Thus, the mutant “a” determinant was more hydrophobic than the same region from the wild type virus.
Claims (16)
(a)請求の範囲第1〜6項のいずれかに記載のmHBsAg;
および
(b)抗原抗体反応を検出するために使用される手段。A kit intended for in vitro detection for the diagnosis of anti-mHBsAg antibodies in a biological medium, characterized in that it comprises:
(A) mHBsAg according to any one of claims 1 to 6;
And (b) means used to detect the antigen-antibody reaction.
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